Введение гена десатураз в картофель Solanum tuberosum с целью повышения его холодоустойчивости и изучение физиологических свойств полученных растений-регенерантов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.00.12, кандидат биологических наук Маали Амири Реза

• Маали Амири Реза
• кандидат биологических наук
• 2007

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Маали Амири Реза

Введение гена десатураз в картофель Solarium tuberosum с целыо повышения его холодоустойчивости и изучение физиологических свойств полученных растений-регенерантов»

03.00.12 - физиология и биохимия растений

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научные руководители: Д.б.н., профессор A.M. Носов Д.б.н. И.В. Голденкова-Павлова

Москва

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Введение.

Глава I. Обзор литературы

1.1. Физиологические и молекулярные механизмы адаптации растений к низким температурам.

1.2. Свойства биологических мембран и их зависимость от температуры.

1.3. Типы десатураз жирных кислог.

1-3-1. Типы десатураз в зависимости от переносчика субстрата.

1-3-2. Типы десатураз в зависимости от донора электронов.

1-3-3. Типы десатураз в зависимости от построения электрон- транспортной цепи.

1.4. Десатуразы про- и эукариотических организмов.

1.4.1. Десатуразы цианобактерий.

1.4.2. Десатуразы высших растений.

1.5. Структура десатураз.

1.6. Экспрессия генов десатураз цианобактерий.

1.7. Экспрессия генов десатураз высших растений.

1.8. Аклиматизация клеток к низким температурам:

Роль десатураз жирных кислот.

1.9. Генетическая инженерия растений как инструмент для изучения физиологических и молекулярных основ защитных ответов, в частности, при устойчивости к низким температурам.

1.10. Репортерные системы для изучения регуляции экспрессии генов в растениях .

Глава II. Материалы и методы.

Глава П1. Результаты и обсуждение

3.1. Анализ нуклеотидной последовательности генов desC и desk.

3.2. Конструирование прокариотических экспрессионных векторов.

3.3. Сравнительный анализ экспрессии нативных и гибридных генов desC и desA в клетках Е coli.

3.3.1. Молекулярный анализ бактериальных трансформантов, несущих плазмиды с нативными desC, и desk и гибридными desC-НсВМЗ и desk-ИсШЛЗ генами.

3.3.2. Изучение действия введенных генов ацил-липидных десатураз на состав жирных кислот в бактериальных трансформантах, несущих плазмиды с нативными desC и desk и гибридными desC-licBM3 и desk-НсЪЫЪ генами .

3.3.3. Изучение действия введенного гена Д9-ацил-липидной десатуразы на рост бактериальных трансформантах, несущих плазмиды с нативным desC и гибридным desC-licQM3 генами.

3.4. Получение трансформантов картофеля и молекулярно-биологический анализ полученных растений-регенерантов .

3.5. Качественный и количественный состав ЖК липидов первичных трансформантов картофеля.

3.6. Определение устойчивости к низким температурам контрольных и грансформангов растений но интенсивности перекисного окисления липидов.

3.7. Определение устойчивости к низким температурам контрольных и трансформантов растений по выходу электролитов.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Введение гена десатураз в картофель Solanum tuberosum с целью повышения его холодоустойчивости и изучение физиологических свойств полученных растений-регенерантов»

Температура - важнейший фактор окружающей среды, который определяет распространение и существование живых организмов на планете Исследование физиологических и молекулярных механизмов холодоустойчивости растений является одним из наибопее важных направлении современных физиолоши и биохимии растений

Известно, что уролчай сельскохозяйственных культур во многих районах ограничивается не средними клима1ическими показателями, а короткими периодами воздействия неблагоприятных метрологических факторов, в частности высоких и низких TeMiiepaiyp. Опасность температуры как фактора окружающей среды определяется, прежде всею, ее нестабильностью. В неблаюнриятных природных условиях устойчивость и продуктивность растений определяются рядом признаков, и защитно-приспособигельными реакциями.

Растения не MOiyi изменять внутреннюю температуру своею организма, и в процессе эволюции у них сформировались механизмы, обеспечивающие их функционирование при низких температурах окружающей среды. Многие из этих механизмов основаны на еишезе и накоплении защитных соединений, изменении осмотического потенциала клетки и др.

В 1973 году была предложена гипотеза, согласно которой первичная роль в способносж растений к перенесению холода отводилась мембранным липидам, в частности, их свойству фазовых переходов в зависимости от температуры окружающей среды (Lyons. 1973; Raison, 1973). При воздействии низких температур мембраны изменяют свою текучесть, становятся неспособными поддерживать ионные градиешы и клеточный метаболизм, что, в конце концов, приводит к гибели клеток и все! о организма. Способность растительных клеток к адаптации в таких условиях связывается с их способностью к изменению тек>чести мембран посредством изменения количества ненасыщенных жирных кислот (ЖК) в мембранных липидах. Такой способ сохранения текучею состояния мембраны был обнаружен > бактерий, растений и животных (White and Somero, 1982; Hazel, 1984) Исходя из этой гипотезы, важнейшая роль в устойчивос1И растений к низким температурам оiводится десат)разам жирных кислот - ферментам, отвечающим за образование двойных связей, и, следовательно, за изменение физических свойств биоло1ических мембран.

Принципиально новые возможноеiи для выяснения роли десатураз в механизмах холодоустойчивости открывают 1енно-инженерные подходы, в частности, получение транаенных растений, экспрессирующих гены десатураз из гетероло1ичиых ор1анизмов. В работах группы Мурата показана принципиальная возможность изменения холодоустойчивое!и путем введения в геном растения 1енов десатураз. (Murata ct al., 1992, Cossins, 1994). Наибольпши интерес в этом аспекте представляют гены ацил-липидных десатураз, формирующие первую (Д9) и вторую (А 12) двойные связи в молекулах жирных кислот. Из подобных десатураз наиболее изученными являются десатуразы цианобактерий desC (Д9-десатураза) и desk (Д12-десатураза). Ранее были получены и исследованы транаенпые растения табака, экспрессирующие ген desC Д9-десатуразы, было установлено, что зкспрессия этого iena приводит к повышению холодо>стойчивосги растений (Orlova et al., 2003).

Использование современных подходов имеет не только фундаментальный интерес, но и значительною практическою ценность в области биотехнологии и сельского хозяйства, поскольку позволяет создавать новые сорта ценных сельскохозяйственных культ}р, способные переносить ограничения той или иной климатической зоны Одной из перспективных с этой точки зрения объектов является картофель - важная пищевая и техническая культура, которая является источником не только уьчеводов, но и качественных белков, минералов и витаминов. Несмофя на то, что картофель устойчив к низким положительным температурам, он может значительно повреждаться весенними заморозками.

Принципиальным моментом при проведении 1еино-ипжснсрных работ является выбор эффективной репоргерной системы для определения уровня экспрессии исследуемых 1енов и локализации их продуктов. Ранее была предложена новая система, основанная на использовании iena licB, кодирующего термостабильную лихеназу Clostridium thermocellum (Piruzian et al, 2002). Эта репортерная система имеет ряд преимуществ, прежде всею позволяет осуществлять быстрый отбор транаенных организмов, определять уровни экспрессии гибридных ichob и молекулярные массы белковых продуктов гибридных генов.

Цель исследования: Изучение экспрессии 1енов desA и desC в клетках про- и эукариот (Ecoli и картофеля, Solarium tuberosum), определение жирнокислогною состава их липидов, проверка холодоустойчивости полученных растений-рсгенерантов, а также изучение возможности использования репортерной системы па основе 1ермостабильнои лихеназы (LicB) дчя получения трансформан юв картофеля.

Исходя из цели работы, были поставлены следующие задачи:

1. Анализ нуклеотидной последовательности 1енов desС и desk с целью оценки эффективности их экспрессии в клетках Е coli и Solarium tuberosum

2. Клонирование нативных и конструирование гибридных генов desC и desk.

3. Конструирование бактериальных экснрессионных векторов в двух системах pQE и рЕ Г

4. Изучение экспрессии генов десатураз в Е coli и состава жирных кислот бактериальных трансформантов.

5. Конструирование растительных экснрессионных векторов, несущих нативные и гибридные гены десату раз.

6. Получение трансформированных растении картофеля и их молекулярный и физиолого-биохимическии анализ.

Научная иовизна рабсил. Впервые для оценки экспрессии генов desC и desk в клетках про- и эукариот использована ренортерная система на основе лихеназы (LicBM3). Установлено, что в составе шбридных белков как лихеназпая, так и десагуразная активность сохраняется. Впервые получены трансформанты картофеля, экснрессирующие ген ацил-липидной А12-десатуразы. Показано, что экспрессия гетероло1 ичных z епов десатураз в растениях приводит к повышению уровня ненасыщенности жирных кислот (ЖК) мембранных липидов.

Апробация результатов работы. Результаты работы были представлены th на Седьмой международной конференции по Геномикс растений, Китаи, 2006 (7 International Conference of Plant Genomics, Harbin, China, 2006); 15-м Международном конгрессе FSEPB, Франция, 2006 (International 15lh Congress of the

Federation of European Societies of Plant Biology FSEPB, Lyon, France, 2006); 43-м Годичном съезде общества Криобиологов, Германия, 2006 (43th annual meeting of the Society for Cryobiology and Society tor Low temperature Biology, Hamburg, Germany,2006); 24-м Годичном собрании ESCPB, Бельгия, 2006 (24th Annual Meeting of HSCPB "Stress in S>stems Biology", Antwerp, Belgium, 2006); Международной конференции "Генегико-физиологические основы регуляции роста и продуктивности растении, Ла1вия, 2006 (International Scientific Conference "Genetic-Physiological fundamentals of Plant Growth and Productivit>"Designed to the 100th anniversary of Prof. Jonas DAGjs Vilnius, Lithuania, 2006); Годичном Собрании Общества Физиологов Растений России, Ростов-на-Дону„ 2006); Международной конференции "Генетика микрооринизмов и биотехнология", посвященной 100-легию со дня рождения С. И Алихашша, Пущино, Москва, 2006; Международной конференции "Генетика в России и мир", посвященной 40-летию Института общей 1енетики им. П.И. Вавилова РАН, Москва, 2006).

Заключение диссертации по теме «Физиология и биохимия растений», Маали Амири Реза

Выводы

1. Анализ последовательности ichob desC и desk показал, что для эффективной экспрессии в про- и эукариотах нуклеогидные последовательности этих генов в модификации не нуждаются.

2. Показано, что нативные и гибридные юны А9- и Д12-десат)раз эффективно экспрсссируются в клетках прокариот (Е coli) и эукариот (картофель). При этом как лихеназа, так и десатуразы сохраняют свои основные свойства.

3. Впервые показано, что ютерологичная ацил-липидная Д12-десатураза эффективно экспрессир)ется в трансформантах карюфеля, вызывает изменения биосинтеза мембранных липидов и повышает уровень ненасыщенности ЖК.

4. В результате экспрессии бактериальною гена desk изменяется физиолого-биохимичсское состояние растений-регенсранюв картофеля, в частности интенсивность перекисною окисления липидов и степень проницаемости мембран. Обнаруженные изменения свидетельствуют о повышении холодостойкости трансформированных растений.

5. Поскольку бактериальные десат>разы сохраняют каталитическую активность в составе гибридных белков, для трансформации высших растений мог>т быгь использованы гибридные тентл, в коюрых последовательности юнов десатураз слиты с последовательностью репортерною гена, кодир) тощего термостабильную лихеназу.

Заключение

Формирование устойчивости растений к низкой температуре является комплексным процессом, запускающим каскад сложных функциональных изменений, в том числе перестройку липидных компонентов мембран, включающих десатурацию жирных кислот. В течение последних двух десятилетий большое внимание уделялся молекулярным механизмам холодоустойчивости растений. Знания биохимии и молекулярной биологии десатураз жирных кислот открывает широкие перспективы в области биотехноло1 ии и сельского хозяйства, поскольку позволяет создание сортов и видов растений, способных переносить ограничения той или иной климатической зоны.

Представленные резулыаты исследования позволяют заключить следующее: нуклеотидная последовательность, а также кодоновый состав генов могут влиять на их экспрессию в разных ор1анизмах, поскольку уровень экспрессии 1ибридного гена desA-licBM3 в бактериях оказался значительно ниже, чем таковой гибридною гена desC-ИсВМЗ. Возможно, низкий уровень экспрессии тибридною гена desA-/fcBM3, который отражается на активности репортериого белка и жирнокислотном составе соответствующих бактериальных трансформантов обусловлен наличием в его последовательности кодонов, которые редко используются как в клетках Ecoli, так и в клетках цианобактерий.

Продемонстрировано, что в составе гибридных DesA-LicBM3 и DesC-LicBM3 белков DesA и DesC белки сохраняют свою биологическую активность -катализировать введение двойной связи в цепи ЖК и изменять ЖК-состав липидных мембран в клетках Ecoli и растении картофеля, а лихеназа сохраняет основные свойства ренортерною белка - термостабильность и активность. Полученные результаты свидетельствует о возможности использования этой репортерной системы при изучении экспрессии генов в клетках про- и эукариотических ор1анизмов.

Полученные результаты показывают, что в трансформированных растениях картофеля синтезируется 1етерологичная А12-ацил-липидная дссатураза, которая стимулирует биосинтез мембранных липидов и повышает уровень ненасыщенных ЖК, в частности 18:2 и 18:3 и, в ряде случаев, 16:3 Значительные изменения в липидах мембран за счет увеличения ненасыщенности их ЖК свидетельствуют о том, что десатураза цианобактерии Synechocystis sp. РСС 6803 эффективно экспрессируется в листьях картофеля и повышает уровень ЖК 18:2, служащий субстратом для последующею синтеза триеновых ЖК. Таким образом, перенос гена Д12-ацил-липидной десатуразы в юном растений картофеля может приводить к увеличению ненасыщенности мембранных липидов. При этом, увеличение доли полиненасыщенных ЖК в мембранных липидах может приводить к повышению холодостойкости трансформантов картофеля.

Список литературы диссертационного исследования кандидат биологических наук Маали Амири Реза, 2007 год

1. Александров В.Я. (1975) Клетки, макромолекулы и температура. М.: Наука, 329 с.

2. Алехина Н.Д., Балпокин Ю.В., Гавриленко В.Ф. и др. (2005) Физиология растений. Учебник для ВУЗов под ред. И.П.Ермакова., М.:Академия, 635 с.

3. Антонов В.Ф. (1996) Биофизика мембран. Соросовский образовательсный журнал 6,4-12.

4. Барабой В.А. (1991) Механизмы стресса и перекисное окисление липидов. Успехи современной биологии, 111. 923-931.

5. Верещагин, А.Г. (1982) Биохимия тршлицеридов. М . Наука, 1972. 308 с.

6. Верещагин А.Г., Лебедева Н.И., Жуков А.В. (1985) Содержание и состав этерифицированных жирных кислот в митохондриях этиолированных проростков пшеницы. Физиология растений, 32, 124 129.

7. Верещагин А.Г., Ганисва М. (1964) Обмен липидов в созревающих и прорастающих семенах хлопчатника и влияние грамм-излучения на этот процесс. Биохимия, 29, 288-299.

8. Голденкова И.В., Мусийчук К.А., Пирузян Э.С. (2003) Биофункциональные ренортерные 1ены: конструирование и экспрессия в клегках про- и эукариот. Молекуляр. Биочогия, 37, 1-9.

9. Жиров В.К., Мерзляк М.Н., Кузнецов JI.B. (1982) Перекисное окисление мембранных лииидов холодостойких растений при повреждении отрицательными температурами. Физиология растений, 29, 1045-1052.

10. Жуков А.В., Верещагин А.Г. (1980) Современные методы экстракции, очистки и предварительною фракционирования полярных лииидов растений. Физиология растений, 27, 171-188.

11. Зверлов В.В. (1993) Изучение структуры гена лихеназы Clostridium thermocellum Ф7 и характристика продукта данною гена. Москва. ИМГ РАН.

12. Ивков В.Г., Берестовский Г.Н. (1982) Липидный бислой биологических мембран. М.: Hay ка, Москва, 223 С.

13. Комов В.П., Шведова В.Н. (2004) Биохимия. М.: дрофа, 638 с.

14. Кузнецов В.В, Дмитриева Г.А. (2006) Физиоло1ия растении. М.: Высшая школа, 743 с.

15. Кузнецов Вл.В., Радюкина Н.Л., Шевякова Н.И. (2006) Полиамины при стрессе: биологическая роль, метаболизм и регуляция. Физиология растений, 53, 658683.

16. Лось Д.А. (2001) Восприятие сигналов биолотическими мембранами: сенсорные белки и экспрессия генов. Соросовский образовательсный журнал, 7, 14-22.

17. Лось Д.А. (1997) Десатуразы жирных кислот: Адаптивная жспрессия и пртнципы регуляциию. Физиочогия растений, 44, 528-540.

18. Лось Д.А. (2005) Мотекулярные механизмы холодоустойчивости растений. Вестник Российской Академии Наук, 75, 338-345.

19. Маниатис Т., Фрич Э.Д ( 1984) Молекулярное клонирование М Мир, с 480

20. Мусийчук К.А., Голденкова И.В., Абдеев P.M., Кобец Н.С., Пирузян Э.С. (2000) Получение и свойства делеционных вариантов лихеназы Clostridium thermocellum и создание на их основе бифункциональных гибридных белков. Биохимия, 65, 1659-1665.

21. Новицкая Г.В., Астахова Н.В., Суворова Т.А., Трунова Т.И. (1999) Роль липидной компоненты мембран в устойчивости растении огурца к низкой температуре. Физиология растений. 46, 618-625.

22. Новицкая Г.В., Суворова Т.А.( 1994) Изменение липидного состава мембранных фракции проростков озимой пшеницы при низкотемпературной адаптации.Физиология растений, 41, 539-545.

23. Патрушев Л.И. (2000) Экспрессия генов. М.: Наука, 527 с.

24. Пчелкин В.П., Кузнецова Э.И., Цыдендамбаев В.Д., Верещагин А.Г. (2001) Определение позиционно-видового состава запасных триацилглицеринов растений меюдом неполною химическою деацилирования. Физиология растений, 48, 809 816.

25. Салехи Джузани Г.Р., Комахин Р.А., Пирузян Э.С. (2005) Сравнительный анализ экспрессии нативного и модифицированною генов сгуЗа Bacillus thuringiensis в прокариотических и эукариотических клетках. Генетика, 41, 1-7.

26. Степанов А.Е., Краснопольский Ю.М., Щвец В.И. (1991) Физиологически активные липилы. М.: Наука, Москва, 135 с.

27. Цыдендамбаев В.Д., Верещагин А.Г. (1980) Исследование липидов корггя сахарной свеклы в связи с функцией сахаронакопления. 2. Экстрагируемое гь ацилсодержащих липидов паренхимы покоящегося корня. Физиология растений. 27, 778 784.

28. Чиркова Т.В. (1997) Клеточные мембраны и устойчивость растений к стрессовым воздействиям. Соросовский образовательсный журнач, 9,12-17.

29. Aionso A., Queiroz C. S., Mcgalhaes A. C. (1997) Chilling stress leads to increased cell-membrane rigidity in roots of coffee seeding. Biochimica et Biophysica Acta-Biomembranes, 1323, 75-84.

30. Badger M.R., Bjorkman 0., Armond P.A. (1982) An analysis of photosyntheticresponse and adaptation to temperature in higher plants: temperature acclimation in the desert evergreen. Nenum oleander L. Plant Cell Environ , 5, 85-99.

31. Barran L.R., Miller R.W. (1976) Temperature-induced alterations in phospholipids of Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici. Can. J. Microbiol., 22, 557-62.

32. Bradford M.M. (1976) A Rapid Sensitive Method for Quantification of Microgram Quantities of Protein Utilizing the Principle of Protein-Dye Binding. Anal Biochem, 72, 248-254.

33. Browse J., Xin Z. (2001) Temperature sensing and cold acclimation. См/т. Opin Plant Biol, 4, 241-246.

34. Browse J., Warwick N., Somerville C.R., Slack C.R (1986b) Fluxes through the prokaryotic and eukaryotic pathways of lipid synthesis in the '16:3' plant Arabidopsis thaliana. Biochem J 235,25-31.

35. Buda C., Dey I., Balogh N., Horvath L.I., Maderspach K., Juhasz M., Yco Y.K., Farkas T. (1994) Structural order of membranes and composition of phospholipids in fish brain cells during thermal acclimatization. Proc Natl. Acad Sci. USA, 9156, 8234-8238.

36. Bulder H.A.M., Den Nijs A.P.M., Spcek Е.Л., Van Hasselt P.R., Kuiper Р.Л.С. (1991) '1Ъе effect of low root temperature on growth and lipid composition of low temperature tolerant rootstock genotypes for cucumbcr. J Plant Physiol., 138, 661-666.

37. Chintalapati S., Kiran M.D., Shival S. (2004) Role of membrane lipid fatty acids incold adaptation. Cell Mol Biol 50,631-642. Chiu W.L., Niwa Y., Zeng w., Harano Т., Kobayashi H., Sheen J. (1996) Engineering

38. Crespi M.D., Zabaleta Z.J., Pontis H.G., Salerno G.L. (1991) Sucrose synthaseexpression during cold acclimation m w heat. Plant Physiology, 96, 887-91. Cronan J.E., Jr. (1975) Thermal regulation of the membrane lipid composition of

39. Escherichia Coli. J. Biol Chem , 250, 7074-7077. Cubbit А.В., Heim R., Adams S.R., Boyd A.E., Gross L.A., Tsien R.Y. (1995) Understanding, improving and using Green Fluorescent Proteins. Trends Biochem. 5c/., 20,448-455.

40. De Gomez Dumm I.N.T., De Alaniz J.T., Brenner R.R. (1970) Effect of diet on linoleic acid desaturation and on some enzymes of carbohydrate metabolism. J. Lipid res., 11,96-101.

41. De Torrengo M., Brenner R.R. (1976) Influence of environmental temperature on the fatty acid desaturation and elongation activity of fish (Pimelodus Maculatus) liver microsomes. Biochem Biophys Acta, 424, 36-44.

42. Farkas T. (1984) Adaptation of fatty acid composition to temperature a study on carp (Cyprinus carpio L.) liver slices. Comp Biochem Physiol, 79, 531-535.

43. Feige G.B., Heinz E., Wrage K., Cochems N., Ponzelar E. (1980) Discovery of a new glycerolipid biosynthesis. In biogenesis and function of plant lipids. Mazlik, P., Benveniste, P., Costes C., Douce, R., de.P.445-447. Else\ier, Amsterdam.

44. Ferguson Л.Н. (1977) Effect of photoperiod and cold acclimation upon plasma free fatty acid levels in the white rat. Сотр. Biochem Physiol, 56, 265-266.

45. Ferrante G., Ohno Y., Kates M. (1983) Influence of temperature and growth phase on desaturase activity of the mesophilic yeast Candida lipolytica. Can. J Biochem Cell boil, 61, 171-177.

46. Fiedler U., Conrad U. (1995.) High-level production and long-term storage of engineered antibodies in transgenic tobacco seeds. Biotechnology (N Y), 13, 1090-1093.

47. Fofana В., Cloutier S., Duguid S., Ching J., Rampitsch C. (2006) Gene expression of stearoyl-ACP desaturase and A12 fatty acid desaturase 2 is modulated during seed development of Flax (Linum mitatismium). Lipids, 41, 705-712.

48. Fox B.G., Shanklin J., Somerville C., Munck E. (1993) Stearoy I-acyl carrier protein Д9 dcsaturtasc from Ricinus Communis is a diiron-oxo protein. Proc Natl Acad Sci USA, 90, 2486-2490

49. Hamada Т., Kodama H., Takeshita К., Utsumi H., Iba К. (1998) Characterization of transgenic Tobacco with an increased u-Linoplenic Acid level. Plant Physiol, 118,591-598.

50. Hauvermale A., Kuner J., Rosenzweig В., Gucrra D., Diltz S., Metz J.G. (2006) Fatty acid production in Schi/ochytrium sp.: Involvement of a polyunsaturated fatty acid synthase and a type 1 fatty acid synthase. Lipids, 41, 739-747.

51. Hazel J.R (1984) Effects of temperature on the structure and metabolism of cell membranes in fish Am J Phvsiol., 246, R460-R470

52. Hepburn H.A., Naylor F.L., Strokes I).l. (1986) Electrolyte leakage from winter Barley tissue as Indicator of Winter hardiness. Ann Appl Biol., 108, 164-165.

53. Heppard E.P., Kinney A.J., Stccca K.L., Miao G.H. (1996) Developmental and growth temperature regulation of two different microsomal 0)6 dcsaturase genes in soybeans. Plant phvsiol., 110, 311 -319.

54. Herbers K., Sonnewald U. (1999) Production new/modified proteins in transgenic plants. Current opinion in Biotechnology. 10, 163-168.

55. Higashi S., Murata N. (1993) An in vivo study substrate specificities of acyl-lipid desaturases and acyltransferascs in lipid synthesis in Synechocystis sp. PCC 6803. Plant Physiol, 102, 1275-1278.

56. Holaday A.S., Martindale W., Aired R., Brooks A., Leegood R.C. (1992) Changes in activities of enzymes of carbon metabolism in leaves during exposure to low temperature. Plant Physiology, 98. 1105-14.

57. Hollow ay C.T., Hollow ay P.W. (1977) The dietary regulation of stearoyl coenzyme A dcsaturase activity and membrane fluidity in the ret aorta Lipids, 12, 1025-1031.

58. Jeffcoat R., James A.T. (1977) Interrelationship between the dietary regulation of fatty acid synthesis and the fatty acyl-CoA desaturases. Lipids, 12,469-474.

59. Kaneshiro Т., Marr A.G. (1961) Cis-9,10-methylene hexadecanoic acid from the phospholipids of Escherichia coli. J Biol.Chem, 236, 2615-2619.

60. Knivett V.A., Cullen J. (1965) Some factors affecting cyclopropane acid formation in Escherichia coli. Biochem. J, 96, 771-776.

61. Kiseleva L.L., Horvath I., Vigh L., Los D.A. (1999) Temperature-induced specific lipid desaturation in the thermophilic cyanobacterium Synechococcus vulcanus. FEMS Microbiol. Lett., 175, 179-183.

62. Mascaronhas j.P., Hamilton D.A. (1992) Artifacts in the localization of GUS activity in anthers of petunia transformed with a CaMV 35S-GUS construct. Plant J., 2, 405-408.

63. Mazlik P. (1979) Temperature regulation of plant fatty ac> 1 desaturase, in: Low temperature stress in crop plants: I he role of the membrane (Lyons, J.M., Graham, D., Raison, and J.K.), P.391-404, Academic Press, New York.

64. Meesters P.A., Springer J., Eggink G. (1997) Cloning and expression of the Д9 fatty acid desaturase gene Cryptococcus curvatus АГСС 20509 containing histidin boxes and a cytochrome b5 domain. Appl Microbiol. Biotechnol., 47, 663-667.

65. Miquel M., James D., Dooner H., Browse J. (1993) Arabidopsis requires polyunsaturated lipids for low-temperature survival. Proc Natl Acad. Set USA, 90,6208-6212.

66. Monroy A.F., Dhindsa R.S. (1995) Low-temperature signal transduction: induction of cold acclimation-specific genes of alfalfa by calcium at 25 °C. Plant cell, 7,321331.

67. Moon B.Y., Higashi S.I., Gombos Z., Murata N. (1995) Unsaturation of the membrane lipids of chloroplasts stabiles the photosynthetic machinery against low-temperature photoinhibition in transgenic Tobacco plants. Proc Nathl Acad. Sci US, 92.6219-6223

68. Murata N., Wada H. (1995) Acyl-lipid desaturases and theire importance in the tolcrance and acclimatization to cold of cyanobacteria. Biochem J, 308:1-8.

69. Murata N., Los D.A. (1997) Membrane fluidity and temperature perception. Plant Physiol, 115, 875-879.

70. Murata N., Wada H., Gombos Z. (1992) Modes of fatty acid desaturation in cyanobacteria. Plant Cell Physiol, 33, 933-941.

71. Murata N. (1983) Molecular species composition of phosphatidylglycerols from chilling-sensitive and chilling-resistant plants. Paint Cell Physiol, 24, 81-86.

72. Murata N., Nishida 1. (1990) 1 ipids in relation to chilling sensitivity of plants. In chilling injury of crops. Wang, С Y.ed.pp.181-199, Boca Raton, FL, CRC Press, 313 p.

73. Murata N., Nishida 1. (1987) Lipids of blue-green alga (cyanobacteria). In Biochemistry of plants. Stumpf, P.K. ed. 9:315-347. Orlando, Academic Press, 363 p.

74. Nagai J., Bloch K. (1968) Enzymatic desaturation of stearoyl acyl carrier protein. J. Biol. Chem., 241, 1925-1927.

75. Nakashima S., Zhao Y., Nozawa Y. (1996). Molecular cloning of Д9 fatty acid desaturase from the protozoan Tetrahymena thermophila and its mRNA expression during thermal membrane adaptation. Biochem J, 317, 29-34.

76. Nishida I., Murata N. (1996) Chilling sensitivity in plants and cyanobacteria: Ihe crucial contribution of membrane lipid Annu Rev plant Mol Biol ,47, 541-568.

77. O'leary W.M. (1962) S-adenosylmethionine in the biosynthesis of bacterial fatty acidsJ. Bad, 84,967-972.

78. Olsson 0., Koncz C., Szalaj A. (1988) The use of the luxA gene of the bacterial luciferase operon as a reporter gene. Mol Gen Genet, 15, 1-9.

79. Orvar B.L., Sangwan V., Omann F., Dhindsa R. S. (2000) Early steps in cold sensing by plant cells: the role of actin cytoskeleton and membrane fluidity. Plant J., 23, 785-794.

80. Oshino N., Sato R. (1972) The dietary control of the microsomal stearyl COA desaturation enzyme system in rat liver. Arch Biochem Biophys., 149, 369-377.

81. Palta J.P., Whitaker B.A., Weiss L.S. (1993) Plasma membrane lipids associated with genetic variability in freezing tolerance and cold acclimation of Solanum species. Plant Physiol, 103, 793-803.

82. Pehowich D.J., Macdonald P.M., McElhaney R.N., Cossins A.R., Wang L.C. (1988) Calorimetric and spectroscopic studies of lipid thermotropic phase behavior in li\er inner mitochondrial membranes from a mammalian hibernator. Biochemistry, 27,4632-5638.

83. Peyou-Ndi M.M., Watts J.L., Browse J. (2000) Identification and characterization of an animal Д12 fatty acid desaturase gene by heterologous expression in Saccharomyces cerevisiae Archives of Biochemistry and Biophysics , 376,399408.

84. Piruzian E.S., Monzavi-Karbassi В., Darbinian N.S., Goldcnkova I.V., Kobets N.S., Mochulsky A.V. (1998) The use of a thermoacthe-glucanase gene from Clostridium thermocellum as a reporter gene in plants Mol Gen Genet, 257, 561-567.

85. Piruzian E.S., Goldenkova I.V., Mysiychuk K.A., Abdeev R.M., Volkova L.V., Kobets N.S. (2000) A new reporter system for studying plant gene expression based on lichenase high termostability. Russian J. Plant Physiol. 47,327-336.

86. Pugh E.L., kates M. (1975) Characterization of a membrane-bound phospholipids desaturase system of Candida Lipoidica. Biochim. Biiphys Acta, 380, 442-453.

87. Pugh E.L., Kates M. (1977) Direct desaturation of eicosatrienoyl lecithin to arachidonoyl lecithin by rat liver microsomes. J Biol Chem, 252, 68-73.

88. Pugh E.L., Kates M., Szabo A.G. (1980) fluorescence polarization studies of rat liver microsomes with altered phospholipids desaturase activity. Can J Biochem., 58, 952.

89. Paulsrud J.R., Stewart S.E., Graff G., Holman R.T. (1970) Desaturation of saturated fatly acids by rat lner microsomes. Lipids, 5, 611-616.

90. Quinn, P. J., Joo, F., and Vigh, L. (1989) The role of unsaturated lipids in membrane structure and stability Prog Biophys. Molec Biol. 53, 71-103.

91. Raison, J. K. (1973) The influence of temperature-induced phase changes on kinetics of respiratory and other membrane-associated enzymes. J Bioenerg, 4, 258-309.

92. Riken A., Dill J.W., Bergman D.K. (1993) Correlation between the circadian rhythm of resistance to extreme temperatures and changes in fatty acid composition in cotton seeding. Plant Physiol ,101, 31-36.

93. Rogers S.O., Bendich A.J. (1985) Expression of DNA from milligram amounts of fresh, herbaceum and mummified plant tissues Plant Molecular Biology, 592,69-76.

94. Russel N.J. (1984) Mechanism of thermal adaptation in bacteria: blueprints for survival. Trends biochem Sci, 9, 108-112.

95. Sakamoto Т., Higashi S., Wada H., Murata N., Bryant D.A. (1997) Low-temperature-induced desaturation of fatty acids and expression of desaturase genes in the cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 7002. FEMS Microbiol Lett, 152, 313320.

96. Sakamoto Т., Wada IL, Nishida 1., Ohmori M., Murata N. (1994) Identification of conserved domains in the Д12 desaturases of cyanobactcria. Plant Mol Biol., 24, 643-650.

97. Samala S., Yan J., Baird W.V. (1998) Changes in polar lipid fatty acid composition during cold acclimation in 'Midiron' and 'U3' bermudagrass. Crop Sci, 38, 188195.

98. Sambrook J., Russel D.W. (2001) Molecular cloning' A laboratory manual.-Cold spring harbor laboratory .3rd edition. 999 p.

99. Sato N., Murata N. (1980) Temperature shift-induced responses in lipids in the blue-green alga, Anabaena variabilis. The central role of diacylmonogalactosylglycerol in thermo-adaptation. Biochim Biophys Acta, 619,353-366.

100. Sato N., Murata N., Miura Y., Ueta N. (1979) Effect of growth temperature on lipid and fatty acid compositions in the blue-green algae, Anabaena Variabilis and Anacystis Nidulans Biochim Biophys Acta, 572, 19-28.

101. Sato N., Murata N. (1982a) Lipid biosynthesis in the bluc-green alga, Anabaena variabilis. I. Lipid classes Biochem Biophys.Acta, 710, 271-278.

102. Sharom M, Willemot C, Thompson JE. (1994) Chilling Injury Induces Lipid Phase Changes in Membranes of Tomato Ггик. Plant Physiol., 105, 305-308.

103. Scott W.A. (1977a) Unsaturated fatty acid mutants of Neurospora Crassa. J. Bacteriol., 130, 1144-1148.

104. Scott W.A. (1977b) Mutations resulting in an unsaturated fatty acid requirement in Neurospora: Evidence for A9-desaqturase defects. Biochemistry, 16, 5274-5280.

105. Sangwan V., Foulds I., Singh J. Dhindsa R.S. (2001) Cold-activation of Brassica napus BN115 promoter is mediated by structural changes in membranes and cytoskeleton, and ca influx. Plant J ,27, 1-12.

106. Scandalios J.G. (1993) Oxygen Stress and Superoxide Dismutases. Plant Physiology, 101,7-12.

107. Seppanen M.M., Majaharju M., Somcrsalo S., Pehu E. (1998) Freezing Tolerance, Cold-Acclimation and Oxidatne Stress in Potato Paraquat Tolerance Is Related to Acclimation But Is a Poor Indicator of Freezing Tolerance. Physiol Plant, 102, 454-460.

108. Shanklin J., Somerville C. (1991) Stearoyl-acyl-carrier-protein desaturase from higher plants is structurally unrelated to the animal and fungal homologs. Proc Natl Acad Sci USA 88,2510-2514.

109. Shanklin J., Whittle E., Fox B.C. (1994) Eight histidin residues are catalytically essential in a membrane-associated iron enzyme, stearoyl-COA desaturase, and are conserved in Alkane Hydroxylase and Xylene Monooxygenase. Biochemistiy, 33, 12787-12794.

110. Shanklin J., Cahoon E.B. (1998) Desaturation and related modification of fatty acids Annu Rev Plant Physiol Plant Mol Biol., 49, 611 -641.

111. Spinedi A., Rufini S., Luly P. (1987) Lipid composition and temperature adaptation of the nervous system of the Leech I lirudo Medicinalis L. J Neurochem , 49,45-49.

112. Strittmatter P., Spatz L., Corcoran D., Rogers M.J., Setlow В., Redline R. (1974) Purification and properties of rat liver microsomal stearoyl coenzyme A desaturase. Proc. Natl Acad Sci USA, 71,4565-4569.

113. Stumpf, P. K. (1980) Biosynthesis of saturated and unsaturated fatty acids. In Biochemistry of Plants. Stupmf, P.K. ed. Vol. 4, 177-204. New York, Academic Press, 693 p.

114. Taylor C.B. (1997) Promoter fusion analysis: an insufficient measures of gene expression Plant Cell, 9, 273-275.

115. Tahin Q.S., Blum M., Carafoli E. (1981) The fatty acid composition of subcellular membranes of rat liver, heart, and brain: Diet-induced modification. Eur J Biochem, 121, 5-13.

116. Trayhurn P. (1979) Fatty acid synthesis in vivo in brown adipose tissue, liver and white adipose tissue of the cold acclimated rat. FEBS Lett., 104, 13-16.

117. Trayhurn P. (1980a) Fatty acid synthesis in brown adipose tissue in relation to whole body synthesis in the cold-acclimated golden hamster (Mesocricetm auratus). Biochem. Biophys Acta , 620, 10-17

118. Trayhurn P. (1980b) Fatty acid synthesis in brown adipose tissue of cold-acclimated mice and golden hamsters (Mesocncetus awatus). Biochem Soc Trans., 8, 375.

119. Trayhurn P. (1981) Fatty acid synthesis in mouse brown adipose tissue. The influence of environmental temperature on the proportion of whole-body fatty acid synthesis in brown adipose tissue and the liver. Biochem. Biophys Ada, 664, 549-560.

120. Uemura M., Joseph R.A., Steponkus P.L. (1995) Cold acclimation of Arabidopsis Thaliana. Effect on plasma membrane lipid composition and freeze-induced lesions. Plant Physiol, 109, 15-30.

121. Uemura M., Yoshida S. (1984) Involvement of plasma membrane alterations in cold acclimation of winter rye seedings (Secale cereale L.cv. Puma). Plant Physiol, 75,818-826.

122. Van Golde L.M.G., Van Deenen L.L.M. (1967) Molecular spccies of extracellular phosphatidylethanolamine from Escherichia coli Chem Phys Lipids, 1, 157-164.

123. Vega S.E., Rio A.H.D., Bamberg J., Palta J.P. (2004) Evidence for the up-regulation of Stearoyl-ACP (Delta9) desaturase gene expression during cold acclimation. American Journal of potato Research, Mar/Apr.

124. Vigh, L., Horvath, I., and Thompson, G. A. Jr. (1988) Recovery of Dunaliella salina cells following hy drogenation of lipids in specific membranes by a homogenious palladium cataly st. Btochim Biophys Acta, 937,42-50.

125. Wada H., Murata N. (1989) Synecocystis PCC6803 mutants defective in desaturation of fatty acid. Plant cellphysiol, 30, 971-978.

126. Wada H., Schmidt H., Нешг E., Murata N. (1993) In vitro Ferredoxin-dependent desaturation of fatty acids in eyanobacterial thylakoid membranes. J. Bacteriol., 175, 544-547.

127. Wada H., Avelange-Macherel M.-H., Murata N. (1993) Tha desA gene of the Cyanobactcrium Synechocystis sp. PCC 6803 is the structural gene for Д12 desaturase. J. Bacteriol, 175, 6056-6058.

128. Wada H., Gombos Z., Murata N. (1990) Enhancement of chilling tolerance of a cyanobacterium by genctic manipulation of fatty acid desaturation. Nature, 347, 200-203.

129. Wada H., Murata N. (1990) lemperature- induced changes in the fatty acid composition of the cyanobactcrium, Synechocystis PCC 6803. Plant Physiol, 92, 1062-1069.

130. Walker M.A., McKersie B.D., Pauls K.P. (1991) Effects of chilling on the biochemical and functional properties of thylakoid membranes. Plant Physiol, 97, 663-669.

131. Watson K. (1978) Thermal adaptation in yeasts: correlation of substrate transport with membrane lipid composition in psychrophilic and thermo tolerant yeasts proceedings. Biochem Soc Trans, 6, 293-6.

132. Weiss L.S., Whitaker B.D., Palta J.P. (1993) Temporal changes in plasma membrane lipids during cold acclimation of potato species differing in acclimation capacity. Plant Physiol (Suppl), 102, 463.

133. White F.N., Somero G. (1982) Acid-base regulation and phospholipid adaptations to temperature: time courscs and physiological significance of modifying the milieu for protein function. Physiol Rev , 62,40-90

134. Wilson A.C., Wakil S.J., Joshi V.C. (1976) Induction of microsomal stearyl coenzymeA desaturase in newly hatched chicks. Arch Biochem Biophys, 173, 154-161.

135. Wilson J.M., Crawford R.M. (1974) The acclimation of plants to chilling temperatures in relation to the fatty acid composition of leaf polar lipids. J. Exp. Bot., 25, 121131

136. Wood T.M., Bhat K.M. (1988) Methods for measuring cellulose activities. Meth Enzymol, 160, 87-112.

137. Wright M., Simon E.W. (1973) Chilling injury in cucumber leaves. J Exp Bot, 24, 400-411.